توپولوژی های شبکه کامپیوتری

توپولوژی های شبکه کامپیوتری

توپولوژی های شبکه کامپیوتری، پیکربندی یا توپولوژی شبکه معیاری کلیدی جهت تعیین عملکرد شبکه می باشد. توپولوژی شبکه روش چیدمان شبکه است ، که شامل توضیحات فیزیکی یا منطقی، نحوه چگونگی پیوندها و گره ها برای ارتباط با یکدیگر می باشد. روشهای بی شماری جهت چیدمان شبکه موجود است ، که هر کدام موافقان و مخالفان خود را دارند ، بعضی از آنها در شرایط خاص بیشتر از بقیه کارآمد و مفید می باشند.

 

 

در هنگام انتخاب توپولوژی شبکه ، مهندسان و طراحان طیف وسیعی از گزینه ها و معیارها را بررسی می نمایند و  تصمیم نهایی با در نظر داشتن عواملی مانند اندازه و مقیاس شبکه ، اهداف و بودجه تعیین کننده می باشند.  وظایفی جهت مدیریت توپولوژی شبکه موثر انجام می شود ، از جمله مدیریت پیکربندی ، نقشه برداری بصری و نظارت بر عملکرد کلی تجهیزات. نکته اصلی این است که اهداف و نیازهای خود را برای ایجاد و مدیریت توپولوژی شبکه به روش درست جهت تجارت خود درک نماییم.

انواع مدل های شبکه

توپو لوژی باس – BUS Topology

 

توپو لوژی شبکه باس Bus topology  بسیار ساده می باشد و در آن هر کامپیوتر یا  تجهیزات شبکه به یک کابل واحد متصل می گردند. زمانی که دقیقا دو نقطه پایانی داشته باشد، آن را توپولوژی خطی باس Linear Bus topology می‌نامند.

 

ویژگی های توپو لوژی باس

1. داده ها را فقط در یک جهت انتقال می دهد.
2. تمامی دستگاه ها به یک کابل واحد متصل می باشند.

 

مزایای توپولوژی باس

1. توپولوژی Bus مقرون به صرفه می باشد.
2. کابل مورد نیاز در مقایسه با توپولوژی های دیگر شبکه بسیار کمتر می باشد.
3. میتوان از این توپولوژی در شبکه های کوچک استفاده نمود.
4. درک توپولوژی باس آسان می باشد.
5. قابلیت توسعه و گسترش آسان با اتصال دو کابل به یکدیگر.

 

معایب توپولوژی باس

1. خرابی یک کابل کل شبکه را مختل می نماید.
2. اگر ترافیک شبکه سنگین باشد یا تعداد نود ها بیش تر از حد معمول باشد ، عملکرد شبکه کاهش می یابد.
3. کابلی مورد استفاده در توپولوژی باس ، دارای محدودیت طول می باشد.
4. این توپولوژی نسبت به توپولوژی رینگ ظرفیت انتقال کمتر را دارا می باشد.

 

 

 

توپولوژی رینگ – حلقه – Ring

این توپولوژی، توپولوژی رینگ نامیده می ‌شود،  چرا که به شکل یک حلقه می باشد و هر کامپیوتر به یک کامپیوتر دیگر متصل می باشد و آخرین کامپیوتر  نیز به اولین تجهیز مرتبط می گردد. دقیقا هر دستگاه به دستگاه بعدی متصل می باشد و ساختار حلقه ایجاد می شود.

مشخصات توپولوژی رینگ

1. تعداد قابل توجهی از ریپتر ها repeater ( تقویت کننده ها ) به همراه نود های بی شماری در توپولوژی رینگ Ring فعال می باشند، علت استفاده از ریپتر ها افت سیگنال است، چراکه اگر کسی بخواهد در توپولوژی رینگ داده ای را به آخرین نود ارسال نماید و تعداد نود ها به طور مثال ۱۰۰ عدد باشد، آنگاه داده باید از بین ۹۹ نود عبور نماید تا به نود ۱۰۰ ام  رسد، از این رو برای جلوگیری از افت سیگنال از repeater ها استفاده می گردد.
2. ساختار توپولوژی رینگ بر مبنای انتقال یک طرفه می باشد، اما میتوان با برقراری دو ارتباط بین هر دو نود شبکه انتقال دو طرفه ایجاد نمود که آن را توپولوژی رینگ توام یا دوگانه Dual Ring Topology می نامند.
3. در توپولوژی رینگ دوگانه Dual ، دو شبکه حلقه‌ ای شکل ایجاد می گردد و جریان داده در جهت های مخالف بین نود های شبکه در جریان می باشد. در این حالت چنانچه، اگر یک حلقه مختل گردد، حلقه دوم می‌تواند به عنوان پشتیبان back up عمل نماید، در نتیجه شبکه همواره برقرار می باشد
4. در این توپولوژی داده به روش ترتیبی یا متوالی منتقل می‌ شود که به صورت بیت به بیت می باشد. داده ها عبوری بایستی از هر نود داخل شبکه تا رسیدن به نود مقصد عبور نمایند.

 

مزایای توپولوژی رینگ

1. جریان انتقال شبکه در توپولوژی رینگ تحت‌ تاثیر ترافیک بالا یا افزودن نود های بیشتر قرار نمی‌گیرد، چراکه تنها نود های دارای نشانه یا علامت مشخصه می‌توانند داده‌ها را انتقال دهند.
2. توپولوژی رینگ مقرون به صرفه و به سادگی قابل توسعه می باشد

معایب توپولوژی رینگ

1. عیب ‌یابی در توپولوژی رینگ بسیار دشوار می باشد.
2. اضافه نمودن یا حذف کامپیوترها همراه با اخلال در فعالیت شبکه می باشد.
3. مختل شدن عملکرد یک کامپیوتر، سبب ایجاد اختلال در تمام شبکه می گردد.

 

توپولوژی استار – ستاره – Star

در این نوع توپولوژی، تمامی کامپیوترها یا نود ها از طریق کابل مستقل به یک هاب یا سیستم مرکزی در شبکه متصل می گردند. این هاب نود مرکزی می باشد و همه نودهای دیگر نیز به نود مرکزی متصل می باشند.

 

ویژگی های توپولوژی ستاره ای – استار

1. در توپولوژی استار هر نود دارای ارتباط اختصاصی خود به نود مرکزی می باشد .
2. هاب به عنوان یکrepeater برای جریان داده‌ عمل می نماید.
3. توپولوژی استار می‌تواند با انواع کابل های شبکه مسی ، فیبر نوری یا کابل کواکسیال ایجاد گردد.

 

مزایای توپولوژی ستاره ای – استار

1. توپولوژی استار عملکرد سریعی در مقایسه با سایر توپولوزی ها دارا می باشد ، نود های کمتر و ترافیک پایین شبکه عوامل عملکرد سریعی می باشد.
2. در این توپولوژی هاب می‌تواند به راحتی ارتقا داده شود.
3. در توپولوژی ستاره ای عیب یابی به راحتی صورت می پذیرد.
4. طراحی و توسعه توپولوژی استار بسیار آسان می باشد.
5. چنانچه در نودی اختلال ایجاد شود تنها آن نود از دسترس خارج می گردد، باقی نود ها می ‌توانند به عملکرد خود ادامه دهند.

 

معایب توپولوژی استار

 

1.  هزینه راه اندازی توپولوژی استار به مراتب بیشتر می باشد.
2. اگر هاب مرکزی یا نود مرکزی مختل گردد ، کل شبکه از دسترس خارج می ‌شود چراکه تمامی نود ‌ها به نود مرکزی وابسته می باشند.
3.  عملکرد توپولوژی استار بر اساس پردازش هاب مرکزی تعیین می گردد ، در نتیجه جریان انتقال به ظرفیت آن بستگی دارد.

 

 

توپولوژی مش – Mesh

در توپولوژی مش Mesh (تو در تو یا در هم) تمامی نود ها یا دستگاه‌های با یکدیگر ارتباط نقطه به نقطه را دارا می باشند . در نتیجه اتصال نود های شبکه با یکدیگر ،  ساختار تو در تو ( مش )  ایجاد می گردد.  توپولوژی مش دارای  n(n-1)/2کانال فیزیکی به لینک و دستگاه ها می باشد.

دو تکنولوژی جهت انتقال داده در توپولوژی شبکه مش مورد کاربری می باشد،:

1. مسیر یابی Routing
2. طغیانی Flooding

توپولوژی مش  مسیر یابی routing  

در مسیر یابی  routing ، نود ها دارای مسیر یابی منطقی یا  routing logic  ، مطابق نیازهای شبکه می باشند. منطق مسیر یابی داده‌ها را برای رسیدن به مقصد با استفاده از کوتاه ‌ترین فاصله ممکن هدایت می نماید ، مسیر یابی منطقی routing logic اطلاعات مربوط به لینک های آسیب دیده را نیز شامل می شود و از این نود ها اجتناب می نماید. همچنین می‌ توان با استفاده از مسیر یابی منطقی routing logic نود های آسیب دیده را مجددا پیکر بندی نماییم.

توپولوژی مش  flooding

در flooding، داده‌ به تمامی نود‌های شبکه منتقل می گردد ، از این رو مسیر یابی منطقی یا routing logic مورد نیاز نمی باشد. شبکه استوار تر می گردد و خیلی بعید می باشد که داده‌ها را از دست بدهد. اما سبب ایجاد بار ناخواسته بر روی شبکه می شود.

 

انواع توپولوژی مش

1. توپولوژی مش جزئی: در این توپولوژی برخی از سیستم‌ها به شکل مش متصل گردیده اند و برخی از تجهیزات تنها به دو یا سه دستگاه متصل می باشند.
2. توپولوژی مش کامل: تمامی یا هر یک از نود ها یا دستگاه‌ها به یکدیگر متصل می باشند.

 

ویژگی های توپولوژی مش

1. اتصال کامل و یکپارچه
2. قدرتمند.
3. انعطاف‌پذیر نیست یا سازش ناپذیر.

 

مزایای توپولوژی مش

1. در توپولوژی مش هر اتصال می‌تواند بار داده خودش را حمل نماید.
2. این توپولوژی بسیار قوی میباشد.
3. در توپولوژی مش خطا به راحتی تشخیص داده می ‌شود.
4. حریم خصوصی و امنیت در این توپولوژی فراهم می باشد.

 

معایب توپولوژی مش

1. نصب و پیکربندی این توپولوژی دشوار است.
2. هزینه کابل کشی بسیار بالاتر می باشد.

 

توپولوژی درختی –   tree

توپولوژی درختی (tree) یک‌ نود ریشه دارد و تمامی نودها در آن به شکل سلسله مراتبی به نود ریشه متصل می گردند ، توپولوژی درختی همچنین توپولوژی سلسله مراتبی نیز نامیده می‌شود. این توپولوژی بایستی حداقل دارای سه سطح باشد تا ساختار سلسه مراتبی تشکیل گردد.

مشخصات توپولوژی درختی

1. مناسب سیستم های که در آن ایستگاه ‌های کاری در گروه ‌ها قرار می گیرند.
2. مورد کاربری در شبکه های گسترده WAN.

مزایای توپولوژی درختی

1. گسترش توپولوژی باس و ستاره
2. توسعه نود ها بسیار آسان و امکان پذیر می باشد.
3. توپولوژی درختی به راحتی مدیریت و نگهداری می شود.
4. عیب یابی در این توپولوژی به آسانی صورت می پذیرد.

 

 

معایب توپولوژی درختی

1. توپولوژی درختی بهای تمام شده بالایی دارد.
2. در صورت نیاز به نود های بیشتر ، نگهداری دشوارتر می گردد.
3. اگر هاب مرکزی از دسترس خارج گردد ، کل شبکه نیز مختل و از دسترس خارج می شود.

 

 

توپو لوژی هیبرید – ترکیبی – HYBRID

توپو لوژی هیبرید یا ترکیبی شامل ادغام دو یا چند توپو لوژی با یکدیگر می باشد. به عنوان مثال، اگر در یکی از دفاتر یک سازمان از توپو لوژی رینگ استفاده گردد و به شکل هم زمان در طبقه یا دفتر دیگری در همان سازمان از یک توپو لوژی استار استفاده شود، ترکیب این دو توپو لوژی منجر به شکل گیری توپو لوژی هیبرید (ترکیب توپو لوژی حلقه و توپو لوژی ستاره) می گردد.

 

ویژگی های توپولوژی هیبرید

1. توپولوژی ترکیبی از ترکیب حداقل دو  توپولوژی ایجاد می گردد.
2. تمامی معایب و مزایای مجزای توپولوژی ها را همراه و شامل می شود.

 

مزایای توپولوژی هیبرید

1. اطمینان بالا به جهت تشخیص آسان خطا در این توپو لوژی
2. کارآمد
3. مقیاس پذیر ، با توجه به افزایش آسان مقیاس توپولوژی ترکیبی
4. انعطاف پذیر ی بالا.

معایب توپولوژی هیبرید

1. ۱٫ توپولوژی هیبرید دارای طراحی پیچیده ای می باشد
2. توپولوژی ترکیبی بهای تمام شده بالای را به همراه دارد.

 

اطلاعات بیشتر در مورد کابل های فیبر نوری :

تجهیزات فیبر نوری:

با سپاس فراوان

شیوا سلطانی ، مجتبی منتخبی